Étude d’une machine supraconductrice à flux axial pour une application aéronautique - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2020

Study of an axial flux superconducting machine for an aircraft application

Étude d’une machine supraconductrice à flux axial pour une application aéronautique

Abstract

The world is electrifying, especially the world of transport. Global warming and air pollution are the cause, which promotes electric power as a solution to the energy transition. Electricity is more and more a factor of decarbonation with renewable energies. Moreover, the use of this energy is efficient. The efficiency of electric motors can be more than 90% compared to 30% for internal combustion engines. If the possibility of transporting a large number of passengers on the ground with electric energy is a reality, it is different in the air. But change is on the way thanks to projects such as Solar Impulse, the famous solar airplane that has circumnavigated the world in several stages. These projects show that the technology is almost ready. The concern for improvement in the aeronautics industry concerns the mass of equipment. For an all-electric aircraft, the storage of electricity and the electromechanical converters must be more efficient than current technologies. Electrical storage is one of the key issues in the energy transition. The solutions are diverse and can be mechanical (flywheel), electrochemical (fuel cell, batteries), electromagnetic (superconducting coils, supercapacitors) or thermal (latent heat). Electric power generation or motorization is the second aspect of the transition. Permanent magnet electric motors currently have the best power-to-weight ratio, also known as power-to-weight. But this is still insufficient, which is why breakthrough technologies are being studied, such as the use of superconducting materials. The objective of this thesis is to study superconducting materials which have the particularity of having no loss when an electric current flow through them. We can therefore quickly see an advantage concerning their integration in electrical machines. They make it possible to increase the magnetic field in the air gap of an electrical machine and to reduce its volume and mass. This is an important research topic of the GREEN laboratory of the University of Lorraine in Nancy with which this thesis was carried out.
Le monde s’électrifie et plus particulièrement le monde du transport. En cause le réchauffement climatique et la pollution atmosphérique, qui promeut l’énergie électrique comme solution de la transition énergétique. L’électricité est de plus en plus un facteur de décarbonation avec les énergies renouvelables. De plus, l’utilisation de cette énergie est efficace. Le rendement des moteurs électriques peut être supérieur à 90 % contre 30 % pour les moteurs thermiques. Si la possibilité de transporter un grand nombre de passager au sol avec l’énergie électrique est une réalité, il en est autrement dans les airs. Mais le changement est en marche grâce à des projets comme le Solar Impulse, le célèbre avion solaire ayant fait le tour du monde en plusieurs étapes. Ces projets montrent que la technologie est quasiment prête. Le souci d’amélioration pour l’industrie de l’aéronautique concerne la masse des équipements. Pour un avion tout électrique le stockage de l’électricité et les convertisseurs électromécaniques doivent être plus performants que les technologies actuelles. Le stockage électrique est un des enjeux clés de la transition énergétique. Les solutions sont diverses et peuvent être mécanique (volant d’inertie), électrochimique (pile à combustible, batteries), électromagnétique (bobines supraconductrices, supercapacités) ou encore thermique (chaleur latente). La production ou la motorisation électrique est le second aspect de la transition. Les moteurs électriques à aimants permanents possèdent à l’heure actuelle le meilleur ratio puissance/poids, appelé aussi puissance massique. Mais cela est encore insuffisant, c’est la raison pour laquelle des technologies de ruptures sont étudiées comme l’utilisation de matériaux supraconducteurs. L’objectif de cette thèse consiste à étudier les matériaux supraconducteurs qui ont la particularité de n’avoir aucune perte quand un courant électrique les traverse. On y voit donc rapidement un avantage concernant leur intégration dans les machines électriques. Ils permettent d’augmenter le champ magnétique dans l’entrefer d’une machine électrique et d’en réduire le volume et la masse. Il s’agit d’une thématique de recherche importante du laboratoire GREEN de l’Université de Lorraine à Nancy avec lequel cette thèse s’est déroulée.
Fichier principal
Vignette du fichier
DDOC_T_2020_0036_COLLE.pdf (8.82 Mo) Télécharger le fichier
Origin Files produced by the author(s)

Dates and versions

tel-02929485 , version 1 (03-09-2020)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02929485 , version 1

Cite

Alexandre Colle. Étude d’une machine supraconductrice à flux axial pour une application aéronautique. Energie électrique. Université de Lorraine, 2020. Français. ⟨NNT : 2020LORR0036⟩. ⟨tel-02929485⟩
420 View
559 Download

Share

Gmail Mastodon Facebook X LinkedIn More